薄壁构件稳定理论及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:周绪红//王世纪

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2009-3

价格:68.00元

装帧:

isbn号码:9787030241740

丛书系列:

图书标签:

• 薄壁构件
• 稳定性
• 结构工程
• 理论分析
• 应用
• 力学
• 结构设计
• 有限元
• 屈曲
• 抗屈曲

《材料力学基础与工程实践》 简介 本书旨在为读者提供一套系统、深入的材料力学知识体系，并着重强调理论在解决实际工程问题中的应用。内容涵盖了材料力学中最核心的概念、方法和分析工具，从应力、应变的基本概念出发，逐步深入到材料在各种受力状态下的变形与破坏机理，最终引导读者掌握复杂工程结构的力学分析能力。本书理论严谨，论述清晰，例题丰富，兼顾了科学性与工程实用性，是机械、土木、航空航天、材料科学等领域学生、工程师及科研人员的理想参考书。 第一章：绪论 本章将引出演讲人，简要介绍材料力学作为一门基础工程学科的重要性。我们将探讨材料力学在理解和设计各类工程结构中的关键作用，例如桥梁、飞机、汽车、建筑以及各种机械设备。随后，本章会详细阐述材料力学所研究的核心问题：宏观物体在外力作用下的内力、变形和破坏。我们将明确材料力学研究的几个基本假设，如材料的连续性、均匀性、各向同性等，并解释这些假设在工程分析中的合理性与局限性。最后，本章会概述本书的整体结构和学习路线，帮助读者建立起学习的整体框架。 第二章：应力分析 应力是材料力学中最 fundamental 的概念之一，本章将对其进行详尽的阐述。我们将从内力的概念入手，定义截面法，并推导出内力在截面上的分量——轴力、剪力、弯矩和扭矩。在此基础上，我们将引入应力的概念，定义正应力与剪应力，并讲解它们在不同截面上的分布规律。本章将重点介绍应力状态的概念，并引入应力张量，讲解如何通过坐标变换得到任意截面上的应力分量，以及主应力与最大剪应力的概念。此外，还将涉及应力集中的现象及其影响，为后续的强度分析奠定基础。 第三章：应变分析 与应力相对应，应变是描述材料变形程度的物理量。本章将系统介绍应变的概念及其分析方法。我们将首先定义线应变和剪应变，并讲解它们与宏观变形的关系。随后，我们将引入应变张量，并类比应力分析，介绍应变的状态分析，包括主应变和最大剪应变。本章还将探讨不同坐标系下的应变转换，以及泊松比与材料弹性模量的关系。理解应变是分析材料变形和预测结构位移的关键。 第四章：材料的本构关系 本构关系是连接应力和应变的桥梁，是材料力学分析的核心。本章将详细介绍不同材料的本构关系，重点是线弹性材料。我们将深入讲解胡克定律（Hooke's Law），包括其在一维、二维和三维情况下的表达形式。对于各向同性材料，我们将推导出广义胡克定律。此外，本章还将触及一些非线性材料（如塑性材料）的本构行为，并简要介绍疲劳和蠕变等材料在长期或循环荷载作用下的失效机理，为更复杂的工程问题分析打下基础。 第五章：梁的应力分析 梁是工程中最常见的结构构件之一，本章将专注于梁在各种荷载作用下的应力分析。我们将首先介绍梁的分类，以及内力（轴力、剪力和弯矩）的求算方法，包括剪力图和弯矩图的绘制。随后，我们将推导出梁的弯曲正应力公式，讲解中性轴的概念，以及不同截面形状下弯曲应力的分布特点。此外，本章还将详细分析梁的剪切应力，讲解剪应力在矩形截面和工字形截面梁中的分布规律。最后，将讨论复合材料梁的弯曲应力分析。 第六章：梁的变形分析 在第五章对梁的应力进行分析后，本章将聚焦于梁的变形。我们将介绍描述梁变形的基本概念，如挠度和转角。通过能量法、微分方程法以及积分法等多种手段，我们将推导出梁的挠曲线方程。本章将重点介绍几种典型的梁的挠度和转角计算方法，包括悬臂梁、简支梁等在集中力、均布荷载等作用下的变形。此外，还将介绍叠加原理在梁变形分析中的应用，以及使用刚度矩阵和柔度矩阵进行梁的位移计算。 第七章：扭转 当杆件受到扭矩作用时，会产生扭转现象。本章将系统地介绍轴的扭转问题。我们将从等直圆轴开始，推导出扭转应力公式，讲解剪应力在圆轴横截面上的分布规律，以及扭转角与扭矩的关系。随后，我们将讨论不等直圆轴的扭转分析。对于非圆形截面的杆件，我们将介绍扭转应力与应变集中现象，并探讨薄壁圆筒的扭转特性。本章还将涉及扭转振动和扭转刚度的概念，为理解更复杂的扭转行为提供基础。 第八章：压杆稳定 杆件在轴向压力作用下，当压力超过一定临界值时，可能会发生突然的、非线性的侧向弯曲，这种现象称为失稳。本章将深入探讨压杆的稳定性问题。我们将引入欧拉（Euler）临界压力公式，并详细推导其推导过程，讲解不同边界条件（固定、铰支、自由）对临界压力的影响。此外，本章还将介绍实际工程中压杆失稳的几个重要因素，如材料的屈曲、截面形状的影响，以及非线性屈曲理论的简要介绍。我们将讨论如何通过选择合适的材料和结构形式来提高压杆的稳定性，避免工程事故。 第九章：动力学基础 本章将引入动力学概念，为分析工程结构在动载荷作用下的响应打下基础。我们将回顾牛顿运动定律，并讲解功、能、冲量的概念。随后，我们将介绍振动的基本概念，包括自由振动、受迫振动和阻尼振动。本章将重点分析单自由度系统的振动特性，包括固有频率、阻尼比和响应幅值。还将简单介绍多自由度系统的振动分析方法，以及动应力、动变形的概念，为后续的动力学问题分析做好准备。 第十章：能量法与虚功原理 能量法和虚功原理是解决结构力学问题的一种强大而通用的工具。本章将详细介绍这两种方法。我们将从虚功原理入手，讲解其在判断结构平衡、求解位移和力方面的应用。随后，我们将介绍弹性力学中的势能原理，包括外力势能和内力势能，以及最小势能原理。通过这些原理，我们将推导出求解结构位移和应力的方法。能量法在处理复杂结构和边界条件时尤为有效，能够大大简化计算过程。 第十一章：弹塑性力学初步 在许多实际工程应用中，材料会经历塑性变形，此时线性弹性理论已不足以描述其行为。本章将对弹塑性力学进行初步的介绍。我们将回顾材料的应力-应变曲线，并讲解屈服准则（如冯·米塞斯准则和最大剪应力准则）。随后，我们将介绍弹塑性材料的本构关系，以及在简单结构（如薄壁圆筒）中弹塑性变形的分析方法。本章将为读者理解材料在极端载荷下的行为提供基础，并为更高级的塑性力学研究铺平道路。 第十二章：断裂力学入门 材料在服役过程中，即使应力低于屈服强度，也可能由于微裂纹的存在而发生脆性断裂。本章将介绍断裂力学这一重要的分支学科。我们将引入裂纹尖端的应力集中概念，以及断裂韧性（fracture toughness）的概念。本章将重点介绍应力强度因子（stress intensity factor）的概念，以及其在预测材料断裂行为中的作用。我们将讲解断裂准则，并讨论如何利用断裂力学来评估结构的剩余寿命和安全性。 第十三章：有限元方法在材料力学中的应用 有限元方法（FEM）是现代工程分析中不可或缺的数值计算技术，尤其适用于解决复杂几何形状和边界条件的力学问题。本章将介绍有限元方法的基本思想，包括域离散化、单元选择、形函数建立、单元刚度矩阵推导以及整体刚度方程的组装。我们将展示如何将有限元方法应用于梁、板、壳等结构的应力和变形分析。本章将重点放在概念的理解和方法的应用，而非复杂的数学推导，旨在让读者掌握使用有限元软件进行工程分析的基本原理。 第十四章：工程实例分析 为了巩固所学知识，本章将结合多个实际工程案例，演示材料力学理论的应用。我们将选取不同领域的典型工程结构，例如桥梁、飞机机翼、压力容器、机械零件等，分析它们在实际工作环境下的受力情况，并运用本书介绍的理论和方法进行应力、应变和稳定性的评估。通过对这些实例的深入剖析，读者将能够更直观地理解材料力学在解决真实世界工程问题中的强大作用，并培养独立解决工程力学挑战的能力。 结论 本书的最后，我们将对全书内容进行简要回顾，强调材料力学作为一门核心工程学科的重要性，并鼓励读者在未来的学习和实践中不断深化对材料力学理论的理解和应用。我们将指出材料力学与结构设计、材料选择、安全性评估等环节的紧密联系，并展望材料力学未来可能的发展方向，例如计算力学的进步、新材料的应用以及与人工智能的结合等。希望本书能成为读者在材料力学领域不断探索和进步的坚实阶梯。

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我最近在进行一个关于轻型钢结构优化的项目，这本书在我的工具箱里扮演了“定海神针”的角色。它的价值并非在于提供现成的设计规范或公式集，而是在于教授你如何“思考”稳定性的问题。书中对材料非均匀性引起的局部屈曲（Local Buckling）的处理，是我在其他许多工程手册中找不到的深度。作者似乎非常注重细节，将那些在实际施工中经常被忽略的边缘效应和焊缝残余应力对整体稳定性的潜在威胁，进行了细致的剖析。这让我重新审视了我们项目中使用的一种新型复合薄板的许用应力范围，受益匪浅。这本书的语言风格非常学术化，句子结构复杂，充满了专业术语，读起来需要高度集中精力，但每一次的努力都会带来知识上的飞跃，非常适合需要进行理论突破的研究人员。

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说实话，这本书的排版和字体选择，让它看起来像是一本上世纪八十年代的内部资料汇编，非常朴实，甚至有些简陋。但内容却出乎意料地精炼。我特别欣赏它在“如何避免失稳”这一应用导向上的处理。它没有停留在“什么情况下会失稳”的理论层面，而是花了大量篇幅讨论了如何通过改变截面形状、增加加强筋的布局，或者引入预应力来提高结构的有效承载力。例如，关于空心截面抗扭刚度的提升策略，书中给出的几种不同几何组合的对比分析，清晰明了，具有极强的可操作性。虽然理论推导部分略显繁琐，但其结论的工程实用价值是毋庸置疑的，它提供了一种系统化的、基于力学原理的结构优化思路，而非仅仅是经验的堆砌。

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这本书的封面设计得非常有年代感，那种深沉的蓝和米白色的字体搭配，一下子就把我拉回了工程力学课堂上。内容上，它似乎对传统的结构稳定性理论进行了深入的挖掘和梳理，尤其是在那些经典案例的推导上，作者展现出了极高的严谨性。我印象最深的是它对欧拉公式的引申应用部分，不仅给出了标准的推导过程，还结合了一些非常具体的工程实例，比如早期高层建筑的抗风设计，分析得入木三分。对于那些想要夯实理论基础的读者来说，这本书无疑是一部宝典。它不像市面上某些为了追求新颖而忽略基础的教材，这本书扎扎实实地把理论的来龙去脉讲清楚了，让人读完之后，面对复杂问题时，心里更有底气。不过，对于初学者来说，可能需要搭配其他更直观的图解资料，因为纯文字的逻辑推导有时会显得有些晦涩，需要读者静下心来反复咀嚼。整体来看，这是一本适合资深工程师或研究生深入研习的严肃学术专著。

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这本书给我的感觉，更像是一部深入骨髓的工程哲学著作，而非一本教科书。它探讨的是“极限”与“安全”之间那条微妙的界限。在讲解斜向受压构件的整体稳定性时，它引入了一种全新的、基于能量法的稳定性判断标准，这个视角非常独特，彻底颠覆了我过去单纯依赖应力分析的传统思维模式。作者似乎对“临界”状态有着一种近乎痴迷的探索欲，对那些影响失稳的次要因素，比如温度变化和长期蠕变对初始缺陷的累积效应，也进行了深入的探讨。尽管全书的数学表达非常密集，几乎没有一张“轻松”的示意图，但这种对理论深度的极致追求，正是其价值所在。它迫使读者不仅要知道“为什么会塌”，更要理解“在何种物理机制下塌得最彻底”，是提升结构设计直觉的绝佳读物。

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这本书的阅读体验堪称一场思维的马拉松。我花了整整一个周末才大致浏览完前三分之一的内容，实在不敢轻易快进。它在探讨那些看似简单的薄壁构件在受力失稳时的微妙变化，比如屈曲的临界点是如何受到材料微观结构和几何缺陷的综合影响。书中穿插了一些非常前沿的数值模拟分析的思路，虽然没有直接给出代码，但其背后的数学模型建立过程，对于理解有限元方法的本质非常有启发性。特别是关于非线性稳定性的章节，作者似乎并未满足于线性化的处理，而是尝试构建了一个更为贴近实际的非线性方程组，这对于设计那些处于极限状态的结构至关重要。唯一让我感到些许遗憾的是，在介绍不同约束条件下构件失稳的试验验证部分，配图的数量偏少，使得理论的直观感受有所削弱，我不得不花时间去想象那些复杂的受力状态。

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